鲜红斑痣的发病机制研究进展

刘 莲 张自晖 郝 丹 梅 蓉 李二龙 孙本森 蒋 献

鲜红斑痣(port-wine stains, PWS)又名葡萄酒色斑、毛细血管扩张痣，其本质是一种毛细血管和后微静脉的畸形[1]。多于出生时或出生后不久出现，常表现为一个或数个粉红色斑片，一般不高出皮面。随着年龄的增长，大约有70%的患者PWS皮损将进一步加重，原有红斑颜色逐渐加深，由粉红色、红色逐渐变成暗红色，甚至是紫色，同时皮损厚度也逐渐增加，后期形成斑块和结节，治疗难度也随之增大[2]。

PWS在新生儿中的发病率约为0.3%～0.5%，研究表明目前全球约有2000万名PWS患者[3]，因皮损主要发生于颜面部，对患者身心健康影响极大。随着光电技术的发展，激光、强脉冲光、光动力等方法早已被用于治疗PWS[4]。但PWS的治疗效果往往不理想，且常易复发，因此，进一步了解PWS的发病机制，为PWS的治疗提供新思路及新靶点极为重要。

1 基因突变

PWS是否为遗传性疾病这一点备受争议，目前大部分研究认为PWS是一种体细胞的基因突变，即合子后突变。Chen等[5]发现2对同卵双生的双胞胎中，其中仅有一人患有PWS，已排除眼睛、颅脑等系统损害，确定为单纯性的PWS，因此PWS的发病可能是合子后在环境或药物等因素影响下发生的体细胞基因突变，从而诱导血管发育异常。

1.1 外显率降低的常染色体显性遗传 PWS多在出生时或出生后不久出现，因此有学者认为PWS的发病可能为药物、环境等因素诱导基因突变所致[6]。Berg等[7]发现某一家族中，第三代直系亲属5人中有4人患有PWS，1女3男，其中1女2男不仅患有PWS，且同时合并第五手指弯曲畸形，该种现象可能为外显率降低的常染色体显性遗传，X性连锁遗传不除外，但此案例中患者除患有PWS外，同时合并第五手指屈曲畸形，更倾向于某种基因遗传疾病而并非单纯性的PWS，但另一男性患者仅患有PWS，而无其他损害，也可能其畸形问题并未显现。在一项大样本(217例)临床研究中，72例(25.4%)患者具有阳性家族史[8]，另一项大样本(240例)研究也表明27%的患者具有阳性家族史[9]，因此PWS是否为遗传性疾病仍然存在争议。此外，也曾有研究人员认为PWS可能为RASA1基因突变所致，Troilius Rubin等[9]采集了254例患者信息，筛选出65例患者(具有阳性家族史且仅患有PWS)及16例患或不患病亲属，采集血样，但在上述人群中均未发现该突变基因，由此认为PWS与RASA1基因并无相关性。

1.2 GNAQ和其他体细胞基因突变 Shirley等[10]发现88%的Sturge-Weber综合征患者(26例)和92%的非综合征性PWS患者(13例)的受累组织样本中，成功鉴定出了GNAQ基因突变，其为非同义单核苷酸变异体c.548G→A，精氨酸183谷氨酰氨 (p.Arg183Gln)。随后采用人胚肾细胞进一步验证，突变细胞中，c-Jun氨基末端激酶(c-JunN-terminal kinases，JNK)和细胞外信号调节激酶(extra-cellular signal regulated kinases，ERK)活性增加，而该酶可增强细胞活性，推测可能与血管新生有一定相关性。

Frigerio等[11]采用二代测序的方式对12例PWS患者的皮损以及正常皮肤进行了比对，在1例患者中发现了一种新型的体细胞突变体GNAQ, c.547C→G, Arg183Gly，等位基因频率为4%，9例为GNAQ c.548G→A, p.Arg183Gln，等位基因突变频率为1.73%～7.42%。Tan等[12]在10例PWS患者中鉴定出8例患者的样本中存在GNAQ突变。其中6例患者的突变主要位于PWS皮损的血管中。在这6例患者中有2例患者的结缔组织中也存在相同类型突变，而在表皮、毛囊、腺体部位未发现该突变。另外2例患者的结缔组织和/或毛囊或腺体存在突变，但在表皮或血管处未发现突变。体外实验中，GNAQ(R183Q)可诱导丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen Activated Protein Kinase, MAPK)的活化[10]，至于PWS皮损中该信号通路是否被激活尚不明确。而另一项研究表明，在婴儿和成人PWS的血管中，c- JNK和ERK呈持续活化状态[13]，本研究中GNAQ基因存在于60%患者的血管中，这提示，GNAQ(R183Q)与激酶(JNK和ERK)间可能存在相关性。

Lian等[14]采用目标序列捕获测序技术(对包括GNAQ在内的275个已知癌基因的编码序列进行测序)对一例PWS患者皮损和正常皮肤进行分析，发现PWS受累组织中存在GNAQ、SMARCA4、EPHA3、MYB、PDGFR-β和PIK3CA等突变基因。SMARCA4与胚胎期血管的形成密切相关，尤其是对静脉的形成具有重要作用，若该基因突变，可致血管壁变薄、血管不连续等变化[15]。Eph/ephrin信号通路可调节血管新生，其中EphA3可调节血管内皮细胞的粘附、迁移、排斥，其排斥作用可能会导致血管的扩张[16]。血小板源生长因子(Platelet-derived growth factor, PDGF)与血管的生成密切相关，PDGF的配体PDGF-BB可通过调控PDGFR-β从而抑制血管瘤干细胞产生脂肪，突变的PDGFR-β基因可能与PDGF-BB不可逆结合，从而影响PWS中脂肪的形成[17]。PIK3CA基因编码PI3K蛋白，PI3K-AKT信号通路可调节细胞的增殖、血管的新生。PIK3CA基因突变在CLOVES综合征和巨头畸形-毛细血管畸形综合征中已被证实，因此其可能与毛细血管畸形和静脉畸形密切相关[18,19]。

2 血管组成成分异常

PWS的本质是一种毛细血管和后微静脉的畸形，其中扩张血管的直径约为10 μm ～150 μm，一般位于真皮层的150 μm ～750 μm。研究表明血管扩张畸形可能与其血管组成成分异常有一定相关性。

Tan等[20]对2例患儿(9月及12月龄)的PWS皮损进行了分析，在真皮的同等深度，正常皮肤的血管直径约为15 μm，而两例患儿的血管直径高达85 μm。Giemsa染色显示大量的毛细血管后微静脉样血管增生，血管基底膜增厚。透射电镜发现周细胞数量和基底膜带层数均增多，血管壁增厚，内皮细胞间铆钉结构存在，血管内皮细胞间的附着斑消失。免疫组化发现周细胞中α-SMA表达缺失。平滑肌细胞胞质大量无定形物质形成。Verhoeff-Van Gieson显示大量过度增生的胶原和弹力纤维包绕血管，胶原纤维散乱排列。其中周细胞α-SMA的缺失，提示其可能导致血管扩张。大量小血管表现为基底膜增厚，并无明显的血管扩张，因此血管壁的增厚可能先于血管扩张出现。总的来说，周细胞增殖、基底膜增厚，平滑肌变性，胶原纤维和弹力纤维变性、肥厚，最终导致了PWS的形成。然而另有学者认为PWS的形成不仅为血管的畸形，而是皮肤全层的异常改变[20]。

Gao等[21]采用透射电镜观察了PWS增厚型、结节型以及正常皮肤的超微结构，发现在增厚型和结节型PWS中血管内皮细胞、血管周围细胞、成纤维细胞均含有大量的细胞器，如线粒体、粗面内质网和囊泡、高尔基复合体等，同时在多例皮损中发现血管内皮细胞及成纤维细胞均为双核，处于高度活跃状态。正常皮肤中，胶原纤维的宽度是1 μm～5 μm，而PWS中，胶原纤维宽度为5 μm～150 μm，这可能为成纤维细胞高度活跃所致，这与Tan等[20]的研究结果一致。部分成纤维细胞处于退化状态，胶原纤维的排列方向各异。同时出现张力纤维增粗，半桥粒减少、基膜变薄，表、真皮的连接结构崩解。因此PWS不仅累及真皮层的血管及胶原，表皮亦可受累。

3 血管生长相关因子异常

血管的形成过程极为复杂，其中血管生长相关因子如血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子、雌激素受体等均可促进血管内皮细胞增殖、血管形成。

曾有研究显示VEGF在增殖型血管瘤中大量表达，其可促进血管内皮细胞的增殖和迁移，与血管瘤的形成密切相关[22]。而Vural[23]等对12例PWS患者的组织进行了免疫组织化学的分析，发现PWS患者皮损中VEGF和VEGF-R2的表达量明显高于正常对照组，说明VEGF及其受体可能与PWS的发病及疾病进展密切相关。脉冲染料激光治疗PWS的清除率约20%，疗效差与血管的新生密切关系，VEGF和VEGF-R2可能在PWS复发中亦占有重要地位，因此VEGF和VEGF-R2可能成为PWS治疗的靶点。

4 组织中蛋白激酶异常活化

蛋白激酶(kinase)是一类可催化蛋白质磷酸化反应的酶，从而改变相应蛋白质的活性。研究表明MAPK、ERK、JNK等蛋白激酶的活化与血管的新生密切相关。Shirley[10]等已发现PWS受累组织样本中存在GNAQ基因的突变，同时在体外研究中发现，ERK、JNK活性在突变体中有适度增加。那么是否在PWS皮损中也存在同样的变化呢？

Tan等[13]发现ERK/C-JNK/PI3K/P70S6K在成人和儿童皮损中高表达，AKT /PI3K在成人增厚型PWS中高表达，而PLC-γ仅在结节型中表达，上述结果表明在PWS不同的阶段，各激酶的活化情况各有不同，ERK/C-JNK在PWS组织中首先被激活，这可能对PWS的发病机制和进展有重要关系，AKT、PI3K随后被激活，参与PWS血管壁增厚，PLC-γ在PWS初期被激活，可参与结节形成。JNK/ERK、AKT/PI3K、PLC-γ顺序激活，因此在不同的阶段激活不同的酶，从而出现不同的临床表现。

另有研究对增厚型和结节型PWS进行了分析，与邻近正常皮肤中的血管内皮细胞相比，PI3K通路在其中发挥着重要作用，PKC-α, PI3K, PDPK1, PLC-γ以及PP2A、DAG 等蛋白表达上升，在结节型PWS中，成纤维细胞也表现出PKC-α, PI3K, PDPK1, PLC-γ，DAG 高表达[24]。以上说明PKC-α, PI3K信号通路对PWS增厚和结节形成具有重要作用。

5 血管神经比例异常

PWS的实质是血管的扩张畸形。曾有假设认为血管扩张畸形是由于调控血管舒缩的神经减少所致。Smoller等[25]采用S100标记神经发现在正常皮肤中，约75%±11%的血管与神经相关，而PWS中，仅有17%±3%的血管与神经相关，因此PWS中围绕血管的神经明显减少，血管的舒缩功能减弱。皮肤的神经在胚胎形成第二个月发生，初期在真皮深层形成神经网，随后向真皮浅层及基底层生长，因此，神经纤维的减少可能在胚胎时期就已经发生，并且主要发生于皮损局部[26]。Rydh等[27]采用间接免疫组化法对蛋白基因产品9.5、神经元特异性烯醇化酶、降钙素基因相关肽、神经丝等在皮肤中的分布情况进行研究，发现真皮中深层扩张的血管神经支配减少，其周围神经纤维仅为单一或无神经纤维支配，而皮肤的其他结构周围神经纤维密度正常。

Lanigan等[28]采用激光多普勒和反射分光光度计检测在皮肤上使用血管舒张剂(1.0%烟酸甲酯、10.0%水杨酸乙二醇、0.1%辣椒素BPC)和血管收缩剂(氟氢缩松)后，皮肤血流量和氧合血红蛋白的变化，发现无论是采用血管舒张剂或者收缩剂，与对侧正常皮肤相比，PWS患者皮损中血流量和氧合血红蛋白含量的变化均较小，说明血管对外界刺激的反应较弱，支配血管的神经数量可能较少。Selim等[29]采用共聚焦显微镜免疫荧光的方式分别标记血管内皮细胞(CD31)和神经纤维(PGP9.5)以验证血管和神经纤维的关系，发现正常皮肤中血管的直径一般在6.2μm～28.9μm，血管密度6.2×10-3μm3/μm3，神经纤维密度10.7×10-3μm3/μm3，而PWS皮损中血管直径28.2μm～227.8μm，血管密度24.7×10-3μm3/μm3，神经纤维密度0.6×10-3μm3/μm3，可知PWS皮损中神经纤维的密度明显低于正常皮肤的密度，因此PWS扩张畸形极有可能与胚胎发育期皮肤中神经发育异常相关。

结语综上所述，PWS的发病与多种因素密切相关，GNAQ突变、血管组成成分异常、血管生长相关因子异常、组织中蛋白激酶异常活化、血管神经比例异常均在PWS的发病中占有重要地位，其中合子后GNAQ基因突变为主要因素，其可激活细胞外信号调节激酶，从而导致PWS进一步进展，而血管神经比例失调以及血管成分的异常，均可导致血管异常的扩张，而组成血管的内皮细胞、周细胞活跃可加速疾病进展，血管相关生长因子上调亦可促进血管形成。多种因素相互作用，导致疾病进展。已有研究表明PWS皮损中VEGF、VEGFR表达上调，因此曾有学者采用噻吗洛尔联合PDL治疗PWS，然而与单用PDL相比，并无明显差异[30]。PWS的治疗仍是目前全世界的难题，因此针对其发病机制所制定的治疗方案仍需进一步研究。